Planilla de cálculo de variables astronómicas [VARAST 1.0]

PLANILLA DE CÁLCULO DE VARIABLES ASTRONÓMICAS (VARAST 1.0)

Recibido: 04-12-15 Aceptado 28-12-15

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RESUMEN

La radiación astronómica (RA), la heliofanía astronómica (HA) y el fotoperíodo (F) son variables que dependen sólo de la latitud del lugar, y son requeridas por el sector científico-tecnológico en estudios tan diversos como los modelos de simulación de cultivos o la estimación de la evapotranspiración potencial. Los cálculos de las mismas no son difíciles, pero presentan cierta complejidad y requieren de tiempo para su estimación. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es desarrollar una planilla de cálculo que, con sólo ingresar la latitud, estime RA, HA y F para los 365 días del año y pueda ser utilizada por los alumnos, docentes, investigadores y técnicos. La misma es de uso libre y se encuentra disponible en la página web del Centro de Información Agroclimática (CIAg) de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (FAUBA) (www.agro.uba.ar/centros/ciag/servicios #cal), presionando sobre el subtítulo ‘‘Índices de radiación’’ (la planilla se descargará automáticamente’’, y en la web de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Jujuy (FCA-UNJu).

Palabras clave. Heliofanía astronómica, fotoperíodo, radiación astronómica.

SUMMARY

The extraterrestrial solar radiation (RA), sunshine duration (HA) and photoperiod (F) are variables that depend only on the latitude, and are required by the science and technology sector in such diverse studies such as simulation models crops or estimating potential evapotranspiration. While the same calculations are not difficult, they have some complexity and time required for estimation. Therefore, the goal of this work was to develop a spreadsheet that, by simply entering the latitude, estimate RA, HA and F for 365 days a year and can be used by students, teachers, researchers and technicians. It is free to use and available on the websites of Agroclimatic Information Center (CIAg), Faculty of Agriculture University of Buenos Aires (FAUBA) (www.agro.uba.ar/centros/ciag/servicios#cal) and Faculty of Agricultural Sciences, National Uni-versity of Jujuy (FCA-UNJu).

Key words. Sunshine duration, photoperiod, extraterrestrial solar radiation.

María E. Fernández-Long1_{, Rafael H. Hurtado}2 _{y Liliana Spescha}1

1_{Docentes de la Cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas, Facultad de Agronomía,} Universidad de Buenos Aires, Av. San Martín 4453. 1417, Buenos Aires, Argentina. 2_{Docente de la Cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas, Facultad de Ciencias Agrarias,}

Universidad Nacional de Jujuy E-mail: [email protected]

WORKSHEET FOR ASTRONOMICAL VARIABLES (VARAST 1.0)

ticos (producidos por la cantidad de energía in-terceptada para el proceso de formación de ma-teria orgánica, o hidratos de carbono por foto-síntesis) y efectos fotoestimulantes tales como: procesos de movimiento (orientación o tropis-mos), proceso formativos (como el alargamiento de tallos, expansión foliar, etc.) y la floración en plantas sensibles (relacionado a la duración re-lativa del períodos luminosos y oscuros) a través del fenómeno conocido como ‘‘fotoperiodismo’’ (Pascale y Damario, 2004).

Los procesos fotoenergéticos son cuantifica-dos a través de la radiación solar que incide sobre la superficie terrestre, conocida también como radiación global. En la Argentina existen muy pocos sitios de medición, el Servicio Meteoroló-gico Nacional posee sólo cuatro estaciones en las cuales se mide esta variable (Slodowicz, 2015) lo que ha determinado que se recurra a diferentes métodos de estimación. Todos estos métodos se basan en la radiación que se recibe en el tope de la atmósfera, conocida como ra-diación astronómica (RA) (Fernández Long y Murphy, 2013) o radiación extraterrestre (Allen et al., 2006) y que depende solamente de la latitud del lugar.

Los proceso fotoestimulantes son cuantifica-dos a través del ‘‘fotoperíodo (F)’’, definido como las horas en que el Sol se encuentra por encima del horizonte (tiempo denominado como heliofa-nía astronómica (HA) o duración del día) más los crepúsculos, definidos como el tiempo en que el

diversas áreas del sector científico-tecnológico de estimar estas variables que, si bien no son difíciles, presentan cierta complejidad y pérdida de tiempo por parte de los usuarios de las mis-mas. El objetivo de este trabajo es la creación de una planilla de cálculo que permita obtener rápida y fácilmente los datos diarios de fotope-ríodo (F), duración del día (HA) y radiación astro-nómica (RA) ingresando solamente el dato de latitud del lugar donde se quiere estimar, sin ne-cesidad de ningún nivel de entrenamiento para poder operarla.

MATERIALES Y MÉTODOS

La planilla fue realizada en Microsoft Excel, dise-ñada en cinco hojas. En la primera hoja (Fig. 1) se presentan los títulos y un breve índice de los datos y resultados. En la segunda hoja (Fig. 2) se deben ingresar los datos del lugar donde se quiere realizar la estimación escribiendo: nombre de la localidad (opcional); la latitud en grados, minutos y segundos; hemisferio en el que se encuentra (ingresar ‘‘S’’ si co-rresponde al hemisferio sur o ‘‘N’’ si coco-rresponde al hemisferio norte); y por último, se deben optar por las unidades en la que se estima la radiación astronó-mica (‘‘1’’ para cal/cm2_{min, ‘‘2’’ para MJ/m}2_{día, ‘‘3’’} para W/m2_{, o ‘‘4’’ para mm que equivale a la cantidad} de agua evaporable).

astronó-Figura 1. Primera hoja de la planilla de cálculo dónde se encuentran los títulos y un breve índice.

Figura 2. Hoja de datos. La información requerida para la estimación de las variables es únicamente la latitud del lugar.

mica (HA) para los 365 días del año, calculada a partir de la ecuación:

dónde

ϕ

δ

)

cos(

15

2

_ar

_tg

_δ

_tg

_ϕ

=

HA

−

⋅

₁

_,

₃₉

₎

365

2

(

409

,

0

sen

J

−

=

π

De esta forma, tanto la HA como el F quedan ex-presados en horas.

Por último, la planilla permite estimar la radia-ción astronómica (RA) para los 365 días del año calculada a través de la ecuación:

dónde c_Sc es la constante solar corregida y se es-tima como:

dónde C_s es la constante solar (cantidad de energía recibida en forma de radiación solar por unidad de tiempo y superficie, medida en la parte superior de la atmósfera terrestre en un plano perpendicular a los rayos del Sol y a la distancia media Tierra-Sol) y se la tomó como valor medio: C_s=1365 W/m2 _(Lee

et al., 1988; Allen et al., 2006).

H es el ángulo horario en el momento de la puesta del Sol expresado en radianes y calculado como:

RESULTADOS Y CONCLUSIÓN

En la tercera hoja de la planilla se presentan los resultados de las tres variables calculadas:

π

24⋅ _{C [ H sen sen +}

Sc

ϕ

δ

senH]

+ _cos

_ϕ

_δ

cSc s +

π

)

cos(

tg

δ

tg

ϕ

ar

=

H

−

⋅

poniendo de manifiesto el efecto de la latitud. La Figura 5 corresponde a la RA para Pergamino (Fig. 5.a) y para Ushuaia (Fig. 5.b), donde la latitud también juega un rol fundamental ponién-dose de manifiesto los bajos valores de RA que se registran en Ushuaia durante el invierno debi-do, no solamente a la menor duración del día, sino también a la menor altura a la que llega el Sol en su recorrido diario.

Las regiones polares reciben la cantidad má-xima de RA durante el solsticio de verano, que corresponden a períodos de día continuo (24 horas). La cantidad de RA recibida durante el solsticio de diciembre (perihelio) en el hemisferio sur es mayor que la recibida por el Hemisferio Norte durante el solsticio de junio (afelio) a causa de la órbita elíptica. En el Ecuador (Fig. 6) se observan dos máximos de RA en los equinoccios porque en ese momento los rayos del Sol inciden en forma perpendicular y los mínimos se produ-cen en los solsticios. El mínimo del 21 de junio es algo menor debido a que en ese momento la Tierra se encuentra más alejada del Sol muy cerca del afelio, día en que esa distancia es myor y que ocurre entre el 3 y 4 de julio (Murphy y Fer-nández Long, 2013).

CONCLUSIONES

Figura 3. Hoja de Resultados. Valores estimados de la heliofanía astronómica (HA), fotoperíodo (F) y radiación astronómica (RA) para los 365 días del año.

Figura 4. Heliofanía astronómica (HA) y fotoperíodo (F) para Pergamino (a) y Usuhaia (b).

(a)

(b)

Figura 5.

Radiación astronómica diaria (RA) en cal/cm2_{min para}

Pergamino (a) y Usuhaia (b).

Figura 6.

Radiación astronómica diaria (RA) en cal/cm2_min

Es un desarrollo de docentes e investigadores de la cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (FAUBA) y ha sido registrada bajo propiedad intelectual en el expediente UBA Nº 5198709.

Como el objetivo de la misma es facilitar la tarea de los alumnos, investigadores y técnicos de todas las áreas que puedan llegar a necesitar

BIBLIOGRAFÍA

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